Scopo dell'insegnamento è di fornire all'ingegnere chimico, benché questi non sia uno specialista del calcolo strutturale, gli elementi per comprendere le problematiche di questo settore e interagire con i progettisti delle apparecchiature. Considerando i principali meccanismi di cedimento dei materiali - sovraccarico statico, scorrimento viscoso, propagazione di cricca, fatica - viene presentato il calcolo di resistenza dei componenti meccanici fondamentali, dei collegamenti (saldati e bullonati) e, con maggiore approfondimento, dei recipienti soggetti a pressione.

Conoscenze Meccanica dei continui solidi: proprietà dello stato di tensione e deformazione, elasticità. Cedimento dei materiali sotto sollecitazione monotona (comportamento fragile o duttile, scorrimento viscoso) o ciclica (fatica). Principi fondamentali di meccanica della frattura: cricca, stati di tensione presso l’apice, propagazione. Comportamento dei collegamenti filettati: caratteristiche, risposta al carico. Comportamento dei collegamenti saldati: tipi di saldature, cedimento. Comportamento dei recipiente a guscio a parete sottile soggetto a pressione interna o esterna. Comportamento dei recipiente cilindrico spesso soggetto a pressione interna o esterna e campo di temperatura. Abilità Comprendere ed eseguire verifiche statiche di componenti strutturali semplici. Comprendere ed eseguire verifiche a fatica di componenti strutturali semplici. Verificare un collegamento filettato o saldato. Progettare/verificare rispetto alla resistenza strutturale un recipiente a parete sottile o spessa.

Principi fondamentali della statica (equilibrio, diagramma di corpo libero), della cinematica (moto dei corpi rigidi) e degli stati fondamentali di sollecitazione (trazione, flessione, torsione).

1 Richiami e integrazioni delle conoscenze sullo stato di tensione e deformazione (9 ore). Lezioni: proprietà dei tensori di tensione e deformazione, cerchi di Mohr, equilibrio indefinito, compatibilità, elasticità. Esercitazioni: calcoli su tensioni e deformazioni. 2. Cedimento sotto carico costante (6 ore). Lezioni: tensioni ideali per materiali fragili e duttili, scorrimento viscoso ad alta temperatura, propagazione instabile della cricca, coefficienti di sicurezza. Esercitazioni: calcoli di resistenza statica. 3. Cedimento sotto carico ciclico (8 ore). Lezioni: nucleazione e propagazione della cricca, diagrammi di fatica (Wöhler, Haigh), fattori influenzanti la resistenza, danno cumulativo, cenni su fatica multiassiale e oligociclica. Esercitazioni: calcoli di resistenza a fatica. 4. Collegamenti filettati (6 ore). Lezioni: geometria, materiali, ripartizione dello sforzo tra le spire, sollecitazioni al serraggio, comportamento sotto carico statico e a fatica, guarnizioni. Esercitazioni: calcoli su collegamenti filettati. 5. Collegamenti saldati (5 ore). Lezioni: tipi di giunti, procedimenti di saldatura e difetti, stato tensionale nei giunti di testa e a cordone d'angolo, comportamento a fatica. Esercitazioni: calcoli sulla resistenza a fatica di giunti saldati. 6. Recipienti sottili (14 ore). Lezioni: comportamento membranale dei gusci assialsimmetrici, cenni sull'instabilità dei cilindri soggetti a pressione esterna e sui fondi piani, effetto di bordo. Esercitazioni: calcoli sulla resistenza di recipienti a parete sottile. 7. Recipienti spessi (8 ore). Lezioni: teoria dei cilindri spessi, sollecitazioni dovute a pressione e temperatura, soluzioni costruttive per alte pressioni (forzamento, autofrettaggio). Esercitazioni: calcoli sulla resistenza di cilindri a parete spessa. 8. Regolamentazione dei recipienti (4 ore). Lezioni: quadro normativo italiano, direttiva europea PED sulle attrezzature a pressione, norma armonizzata EN 13445. Esercitazioni: progetto strutturale di uno scambiatore di calore a tubi.

L’insegnamento è organizzato in lezioni e esercitazioni. Le lezioni sono dedicate alla presentazione dei fondamenti teorici degli argomenti; le esercitazioni comprendono la risoluzione di problemi relativi agli argomenti delle lezioni e la risposta a quesiti di approfondimento. Lezioni ed esercitazioni sono normalmente svolte alla lavagna, l’uso delle proiezioni (slides) è limitato a necessità particolari.

L. Goglio: “Resistenza dei materiali e dei collegamenti”, Levrotto & Bella, Torino, 2a edizione ,2015 (copre gli argomenti della seconda parte dell’insegnamento). Materiale scaricabile dal portale: Dispensa sui recipienti (copre gli argomenti della seconda parte dell’insegnamento). Slides (anche se utilizzate solo parzialmente per le lezioni sono disponibili per la maggior parte degli argomenti). Schede di esercitazione.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale individuale;

Nel caso di modalità in remoto l'esame si svolge con regole analoghe a quelle dello svolgimento in presenza, eccetto per la vigilanza che è sostituita dagli strumenti di proctoring (Exam/Respondus o equivalenti) e per la durata che è stabilita in base allo "slot" assegnato all'insegnamento (2 ore al momento in cui questa scheda viene compilata), la difficoltà del tema è regolata di conseguenza. Continua a essere possibile la consultazione di materiale cartaceo per la soluzione degli esercizi. L'esercitazione di progetto svolta dalla/dal candidata/o deve essere caricata come file PDF entro tre giorni dall'appello scritto sostenuto. La prova orale si svolge come nel caso in presenza, la/il candidata/o mostra tramite webcam quanto scrive in supporto alle risposte verbali. Le conoscenze sono valutate in base alle risposte fornite, le abilità in base alla capacità di risolvere i problemi posti.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale individuale;

In aula L’esame si articola in una prova scritta e una orale, entrambe obbligatorie. La prova scritta comprende la risposta a quesiti teorici (tempo a disposizione: 1/2 ora) e la soluzione di esercizi di tipo applicativo (tempo a disposizione: 2 ore e 1/2); viene valutata secondo 4 fasce di merito da A (ottimo) a D (sufficiente), o insufficiente. Per la soluzione degli esercizi è ammessa la consultazione di testi o appunti cartacei. La prova orale (a cui si accede con una prova scritta almeno sufficiente) consiste in un colloquio sugli argomenti a programma, volto ad accertare la comprensione dei fenomeni fisici coinvolti e dei metodi di calcolo, e una domanda sul progetto assegnato. In remoto Nel caso di modalità in remoto l'esame si svolge con regole analoghe a quelle dello svolgimento in presenza, eccetto per la vigilanza che è sostituita dagli strumenti di proctoring (Exam/Respondus o equivalenti) e per la durata che è stabilita in base allo "slot" assegnato all'insegnamento (2 ore al momento in cui questa scheda viene compilata), la difficoltà del tema è regolata di conseguenza. Continua a essere possibile la consultazione di materiale cartaceo per la soluzione degli esercizi. L'esercitazione di progetto svolta dalla/dal candidata/o deve essere caricata come file PDF entro tre giorni dall'appello scritto sostenuto. La prova orale si svolge come nel caso in presenza, la/il candidata/o mostra tramite webcam quanto scrive in supporto alle risposte verbali. In entrambe le modalità d'esame le conoscenze sono valutate in base alle risposte fornite, le abilità in base alla capacità di risolvere i problemi posti.